advansee
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Le traitement d’Images
dans l’embarqué,
quelles solutions ?
Gildas ALLAIN, ADVANSEE
MEITO, Rennes 01 Avril 2010
Bureau d’études en électronique embarquée Spécialiste de l’architecture microcontrôleur et DSP Ingénierie de l’architecture système Rédaction des spécifications, développement, fabrication des matériels Prototypage, pré-série, test, certification Expertise traitement d’images & portage d’algorithmes Embarqué, intégration, miniaturisation, consommation, ASIC, FPGA
Régie Personnel en mode intra-entreprise
Consulting Stratégie technologique, marketing et commerciale (technical adviser), Formalisation de l’idée en spécifications, Optimisation des coûts, Sûreté de fonctionnement
Formation Vulgarisation des concepts électroniques
Avril 2010 2MEITO, Rennes
3
Plan
Les tendances fortes du marché
La chaîne du traitement de l’images
Les problématiques de l’embarqué
Méthodologie de portage d’algorithmes
Une optimisation en chiffres
Une application: MIPSEE® & LDW
Conclusions
Avril2010 MEITO, Rennes
Les tendances fortes du marché Utilisation de l’image comme source
d’informations Sécurité des personnes et des biens (vidéosurveillance) Automobile, Sécurité routière, analyse et gestion du trafic, Médical, Défense, Loisirs, jeux Vidéo, …
Capacités de traitements embarqués dans la téléphonie mobile Nouveaux processeurs avec unités de traitements spécifiques Algorithmie disponible, open-source… Faibles encombrements, consommations réduites Compétition accrue Pérennité automobile (>5ans)
MEITO, Rennes 4Avril 2010
Automotive Electronics 5Janvier 2010
2010 2011 2012 2013 2014 2015
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800
900
Caméras de surveillance - France -
Analog
IP
Ku
nits
10 Mio Euros en 200634 Mio Euros en 201365.7 Mio caméras vendues en 2011
IREST, Février 2010
MEITO, Rennes 6Avril 2010
Automotive Electronics 7Janvier 2010
La Chaine du traitement d’images
MEITO, Rennes 8Avril 2010
Caméra PCSmart Camera Alarme/Afficheur...
AcquisitionPré-Traitement
TraitementPost-Traitement
Restitution
Les problématiques de l’embarqué Limitations locales des ressources
CPU, Mémoire Complexité des algorithmes Encombrement, Consommation,
Intégration, Mix technologique Coûts:
DSP virgule fixe: 5$ OMAP (ARM + DSP) = 30$ INTEL Core2 Duo = 150$ DAVINCI double cœur = 217$
Développement logicielsMEITO, Rennes 9Avril 2010
Méthodologie de portage d’algorithmes
Les algorithmes sont développés pour des plateformes type PC
La méthode:Décomposition en fonctions élémentairesAnalyse des goulots d’étranglementOptimisationRépartition matériel/logiciel
MEITO, Rennes 10Avril 2010
Méthodologie de portage d’algorithmes
Les algorithmes sont développés pour des plateformes type PC
La méthode:Décomposition en fonctions élémentairesAnalyse des goulots d’étranglementOptimisationRépartition matériel/logiciel
MEITO, Rennes 11Avril 2010
Décomposer l’algorithme
MEITO, Rennes 12Avril 2010
Méthodologie de portage d’algorithmes
Les algorithmes sont développés pour des plateformes type PC
La méthode:Décomposition en fonctions élémentairesAnalyse des goulots d’étranglementOptimisationRépartition matériel/logiciel
MEITO, Rennes 13Avril 2010
L’exploitation
0
10
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50
%temps exécution f onctions de l'algorithme LDW av ec FPU
temps d'exécution= 4.7 secondes
Fonction Logicielle
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sé
à l
'ex
éc
uti
on
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0
10
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40
%temps exécution f onctions de l'algorithme LDW sans FPU
temps d'exécution= 38.3 Secondes
Fonction logicielle
%te
mp
s p
as
sé
à l
'ex
éc
uti
on
MEITO, Rennes 14Avril 2010
Méthodologie de portage d’algorithmes
Les algorithmes sont développés pour des plateformes type PC
La méthode:Décomposition en fonctions élémentairesAnalyse des goulots d’étranglementOptimisationRépartition matériel/logiciel
MEITO, Rennes 15Avril 2010
Améliorer son code
MEITO, Rennes 16Avril 2010
Optimiser l’utilisation mémoire
MEITO, Rennes 17Avril 2010
Méthodologie de portage d’algorithmes
Les algorithmes sont développés pour des plateformes type PC
La méthode:Décomposition en fonctions élémentairesAnalyse des goulots d’étranglementOptimisationRépartition matériel/logiciel
MEITO, Rennes 18Avril 2010
Répartir les fonctions Hw/Sw
MEITO, Rennes 19Avril 2010
Une optimisation en chiffres
Exemple: détection de mouvementsFonction élémentaire: extraction fond-forme
Forme = abs(Imagen – Imagen-1)
MEITO, Rennes 20Avril 2010
plateforme Système d’Exploitation
Temps exécution
Consommation
Inter Core2 DUOT9550
@2.66GHz
Windows 7(librairie
OPENCV)1,1 mS ~300 Watts
ARM11 @532MHz
LinuxCode C 17,2 mS
980 mWattsLinux
Code C + SIMD 4,7mS
Une application: MIPSEE® & LDW
Objectifs: Extraction des paramètres d’interaction
Véhicule / Infrastructure routière Position du véhicule Angles de tangage, roulis, lacet Courbure et largeur de la route Etc…
MEITO, Rennes 21Avril 2010
Données d’origine:Algo + RTMaps + PC 20fps, QVGA 300Ko de code, 2Mo de mémoire
MEITO, Rennes 22Avril 2010
Résultats des optimisations
MIPSEEARM11 @532MHz Interface caméra, co-processeur FPU
Résultats:20fps VGA, charge CPU <30%75Ko de code, 200Ko de mémoireConsommation 1Watt
MEITO, Rennes 23Avril 2010
MEITO, Rennes 24Avril 2010
Conclusions Problématique avérée Solutions :
Processeurs génériques avec capacités de traitement d’images,
Méthodologie,Outils de « profilage » du codeVision système partitionnement matériel/logicielPlateformes matérielles
Expertise régionale disponiblePôle images et réseaux, Académiques, PME, …
MEITO, Rennes 25Avril 2010
MEITO, Rennes 26Avril 2010